CN112408892A - 一种超高韧性混凝土及其制备方法 - Google Patents

一种超高韧性混凝土及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种超高韧性混凝土及其制备方法。包括如下重量份原料：水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水，所述纤维为改性聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物，所述改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维以质量比为3：(1‑2)组成的混合物，所述改性聚丙烯粗纤维的直径为0.10‑0.15mm，耐碱性为100％，所述改性聚丙烯细纤维的直径为0.01‑0.05mm，耐碱性为100％，所述钢纤维由粗钢纤维和细钢纤维以质量比为1：(0.2‑1)组成，所述骨料由粗骨料和细骨料组成。本发明公开的超高韧性混凝土具有高抗拉，高抗压性能，且配比成份相对少，生产成本低；本发明公开的制备方法简单易操作，适合大规模生产。

Description

一种超高韧性混凝土及其制备方法
技术领域
本发明属于混凝土技术领域，具体涉及一种超高韧性混凝土及其制备方法。
背景技术
超高韧性混凝土是一种新型建筑材料。由于其既具有优良的抗拉与抗压能力，又具有良好的耐久性能，使其成为近年来混凝土研究的重点对象。
中国专利CN104030634A公开了一种掺碳纳米管的高强高韧活性粉末混凝土，由水泥、碳纳米管、微硅粉、减水剂、硅砂、粉煤灰、石英粉、钢纤维和水为原料制备而成。该专利配制的掺碳纳米管超高性能活性粉末混凝土，抗压强度达到300MPa，抗折强度达到55MPa，单向拉伸时初裂强度达到10.2MPa，极限拉伸强度11.5MPa，拉伸应变达到0.5％。该专利配方中添加了碳纳米管增强混凝土的力学性能，但也提高了该类混凝土的造价成本，且其单向拉伸应变只有0.52％，略高于钢筋的屈服应变，一旦超过该值，裂缝有局部化扩大的危险。
中国专利CN101665342A公开了一种高韧性控裂防渗纤维混凝土，主要成分包括水泥、活性矿物掺合料、骨料、纤维和水，活性矿物掺合料采用粉煤灰、微硅粉、粒化高炉矿渣、偏高岭土，纤维采用聚乙烯醇纤维、聚乙烯纤维、芳香族聚酰胺纤维，骨料的最大粒径不超过0.5mm，骨料的重量与水泥和活性矿物掺合料总重量之比为1％～70％，纤维的掺量为纤维混凝土总体积的1.5％～2.5％。该专利混凝土的抗压强度在40-60MPa之间，抗拉强度为4-10MPa，弯拉强度为10-20MPa，极限拉伸应变为1.8-7.5％，但是该专利混凝土的抗压弹模低，抗压强度以及弯拉强度也具有进一步提升的空间。
中国专利CN107285700A公开了一种超高韧性混凝土，主要成份包括水泥、矿渣粉、粉煤灰、石英砂、竹材酚醇液化树脂、聚丙烯树脂、羧甲基纤维素、核壳丙烯酸弹性乳液、耐化学品改性剂、竹纤维、纳米硅颗粒、纳米碳酸钙、阴离子聚丙烯酰胺、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚乙二醇丙烯酸酯、丙烯酸乳液、高强仿钢丝纤维、CFRP筋、水；该专利所得的混凝土的抗压强度约为160MPa，单向拉伸初裂强度可达到15MPa，极限强度接近25MPa，具有很高的拉压比，单向拉伸延性能保持在6％-10％，为现有UHPC材料的10倍延伸率以上。然而其组份种类多，且竹材酚醇液化树脂制备方法复杂，导致混凝土的生产成本高。
发明内容
为了克服现有技术中存在的缺点和不足，本发明的目的在于提供一种超高韧性混凝土，该混凝土具有高抗拉，高抗压性能且合成组份种类相对较少，生产成本低，本发明的另一目的在于提供一种超高韧性混凝土的制备方法，该制备方法简单易操作，适合大规模生产。
本发明的目的通过下述技术方案实现：一种超高韧性混凝土，其特征在于，包括如下重量份原料：水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水，所述纤维为改性聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物，所述改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维以质量比为3：(1-2)组成的混合物，所述改性聚丙烯粗纤维的直径为0.10-0.15mm，耐碱性为100％，所述改性聚丙烯细纤维的直径为0.01-0.05mm，耐碱性为100％，所述钢纤维由粗钢纤维和细钢纤维以质量比为1：(0.2-1)组成，粗钢纤维长度为15mm，直径为0.2mm，细钢纤维长度为8mm，直径为0.12mm，所述骨料由粗骨料和细骨料组成。
本发明中的改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维，提高纤维的比表面积,改善聚丙烯纤维的亲水性，进而提高了纤维和水泥的接触面积和接触力，从而对混凝土韧性有较大的改善。另一方面，本发明通过使用改性聚丙烯纤维和钢纤维的复配，使得改性聚丙烯纤维的承载能力、变形能力、延性小幅增大，进一步增加了混凝土的抗压和抗拉性能。
优选的，所述粗钢纤维和细钢纤维的表面均设有波纹，端部带钩。
本发明采用表面均设有波纹，端部带钩的粗钢纤维和细钢纤维，使得钢纤维和水泥的结合力更强，有效提高了混凝土的抗拉性能。
优选的，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤：(a),制备二氧化硅纳米空心球，在氮气保护下将正硅酸乙酯、醋酸酐和原钛酸四乙酯混合后在130-140℃下机械搅拌下蒸馏直到无组分馏出时冷却真空干燥2h，再加入聚乙二醇，加热到130-140℃后蒸馏至无组分馏出时冷却真空干燥2h得到PEG-PEOS；将PEG-PEOS水溶液中加入氨水，高速搅拌反应24h，离心，清洗，烘干得到二氧化硅纳米空心球；(b)改性二氧化硅纳米空心球，将步骤(a)得到的二氧化硅纳米空心球分散于无水乙醇中后加入三甲基十八烷基硅烷，高速搅拌后反应24h，离心，清洗，烘干即得改性二氧化硅纳米空心球；(c)将步骤(b)中得到的改性二氧化硅纳米空心球与聚丙烯熔融共混牵伸纺丝制备改性聚丙烯纤维。
本发明通过上述方法改性聚丙烯纤维，使得纤维的分散性能好且和水泥的结合力度更强。制备方法简单，能制备出不同粗细的纤维，适合大规模生产加工。
优选的，所述粗骨料为矿粉和粒径为90目石英砂以质量比为(1-3):1组成的混合物，所述细骨料由粒径为4-6mm石英砂和粒径为30目石英砂以质量比为1：3组成的混合物。
本发明通过大量实验得出，采用粗骨料为矿粉和粒径为90目石英砂以质量比为(1-3):1组成的混合物，细骨料由粒径为4-6mm石英砂和粒径为30目石英砂以质量比为1：3组成的混合物的复配方式，使得粗细骨料和水泥的混合更均匀，制备的混凝土抗压性能好且骨料在混凝土中混合更均匀，质量更均一。
优选的，所述矿粉的比表面积为400-420m2/g，且所述矿粉中钙、硅和铝的总含量为35-45％。
本发明通过使用比表面积为400-420m2/g的矿粉，使得矿粉在混凝土中混合更均匀，接触面积大，结合力更强。
优选的，所述微硅粉的比表面积为20-25m2/g，粒径为0.1-0.2μm。
本发明采用比表面积为20-25m2/g的微硅粉，使得其和水泥混合更均匀，进而使得制备的混凝土抗压性能更强。
优选的，所述减水剂为ART-JR型聚羧酸高性能减水剂，由江苏奥莱特新材料股份有限公司M1、M2以及M3系列母液混合而成。
其中M1系列母液具有高减水、低敏感的特点，尤其是在材料品质波动比较大的情况下表现出优异的适应性；M2系列母液具有高保坍的特点，可以对混凝土量身定制保持时间，最长可以保持6h无损失；M3系列为降粘型母液，其自由度跟高，可以快速分散于水泥中，且其羟基含量也少，能够与其结合水的氢键数量减少，这样又可以释放出一定量的自由水，可以有效降低低水胶比混凝土的塑性粘度，从而使得混凝土具有更好的易泵性。
本发明采用上述复配的减水剂，使得制备的混凝土泵送距离更长，强度更高，抗压性能优越，实用性更广。
优选的，所述M1、M2以及M3母液的质量比为1：1：(1-3)。
优选的，所述水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水按如下重量份组成：水泥500份，微硅粉20-25份，骨料100份，纤维15-25份，减水剂5-10份以及水180-200份。
一种超高韧性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粗骨料和粗钢纤维混合后搅拌1-2min；(2)加入细骨料、微硅粉、细钢纤维和水泥再搅拌1-2min；(3)加入减水剂和水后搅拌2-3min；(4)撒入改性聚丙烯粗纤维后搅拌2-3min。
本发明先将粗骨料和粗钢纤维混合搅拌均匀，再加入细骨料、微硅粉、细钢纤维和水泥再搅拌，使得钢纤维分布均匀，分散性好，加入水泥和水后最后加入改性聚丙烯粗纤维，使得改性聚丙烯粗纤维更易融入到混凝土内部分散均匀。采用上述步骤制备的混凝土均一性更好。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明公开的超高韧性混凝土具有高抗拉，高抗压性能，且配比成份相对少，生产成本低；本发明公开的制备方法简单易操作，适合大规模生产。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
实施例1
一种超高韧性混凝土，包括如下重量份原料：水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水，所述纤维为改性聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物，所述改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维以质量比为3：1组成的混合物，所述改性聚丙烯粗纤维的直径为0.10-0.15mm，耐碱性为100％，所述改性聚丙烯细纤维的直径为0.01-0.05mm，耐碱性为100％，所述钢纤维由粗钢纤维和细钢纤维以质量比为1：0.2组成，粗钢纤维长度为15mm，直径为0.2mm，细钢纤维长度为8mm，直径为0.12mm，所述骨料由粗骨料和细骨料组成。
优选的，所述粗钢纤维和细钢纤维的表面均设有波纹，端部带钩。
优选的，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤：(a),制备二氧化硅纳米空心球，在氮气保护下将正硅酸乙酯、醋酸酐和原钛酸四乙酯混合后在130℃下机械搅拌下蒸馏直到无组分馏出时冷却真空干燥2h，再加入聚乙二醇，加热到130℃后蒸馏至无组分馏出时冷却真空干燥2h得到PEG-PEOS；将PEG-PEOS水溶液中加入氨水，高速搅拌反应24h，离心，清洗，烘干得到二氧化硅纳米空心球；(b)改性二氧化硅纳米空心球，将步骤(a)得到的二氧化硅纳米空心球分散于无水乙醇中后加入三甲基十八烷基硅烷，高速搅拌后反应24h，离心，清洗，烘干即得改性二氧化硅纳米空心球；(c)将步骤(b)中得到的改性二氧化硅纳米空心球与聚丙烯熔融共混牵伸纺丝制备改性聚丙烯纤维。
优选的，所述粗骨料为矿粉和粒径为90目石英砂以质量比为1:1组成的混合物，所述细骨料由粒径为4-6mm石英砂和粒径为30目石英砂以质量比为1：3组成的混合物。
优选的，所述矿粉的比表面积为400m2/g，且所述矿粉中钙、硅和铝的总含量为35-45％。
优选的，所述微硅粉的比表面积为20m2/g，粒径为0.1-0.2μm。
优选的，所述减水剂为ART-JR型聚羧酸高性能减水剂，由江苏奥莱特新材料股份有限公司M1、M2以及M3系列母液混合而成。
优选的，所述M1、M2以及M3母液的质量比为1：1：1。
优选的，所述水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水按如下重量份组成：水泥500份，微硅粉20份，骨料100份，纤维15份，减水剂5份以及水180份。
一种超高韧性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粗骨料和粗钢纤维混合后搅拌1min；(2)加入细骨料、微硅粉、细钢纤维和水泥再搅拌2min；(3)加入减水剂和水后搅拌3min；(4)撒入改性聚丙烯粗纤维后搅拌3min。
实施例2，
一种超高韧性混凝土，包括如下重量份原料：水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水，所述纤维为改性聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物，所述改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维以质量比为3：(1-2)组成的混合物，所述改性聚丙烯粗纤维的直径为0.10-0.15mm，耐碱性为100％，所述改性聚丙烯细纤维的直径为0.01-0.05mm，耐碱性为100％，所述钢纤维由粗钢纤维和细钢纤维以质量比为1：0.5组成，粗钢纤维长度为15mm，直径为0.2mm，细钢纤维长度为8mm，直径为0.12mm，所述骨料由粗骨料和细骨料组成。
优选的，所述粗钢纤维和细钢纤维的表面均设有波纹，端部带钩。
优选的，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤：(a),制备二氧化硅纳米空心球，在氮气保护下将正硅酸乙酯、醋酸酐和原钛酸四乙酯混合后在130℃下机械搅拌下蒸馏直到无组分馏出时冷却真空干燥2h，再加入聚乙二醇，加热到130℃后蒸馏至无组分馏出时冷却真空干燥2h得到PEG-PEOS；将PEG-PEOS水溶液中加入氨水，高速搅拌反应24h，离心，清洗，烘干得到二氧化硅纳米空心球；(b)改性二氧化硅纳米空心球，将步骤(a)得到的二氧化硅纳米空心球分散于无水乙醇中后加入三甲基十八烷基硅烷，高速搅拌后反应24h，离心，清洗，烘干即得改性二氧化硅纳米空心球；(c)将步骤(b)中得到的改性二氧化硅纳米空心球与聚丙烯熔融共混牵伸纺丝制备改性聚丙烯纤维。
优选的，所述粗骨料为矿粉和粒径为90目石英砂以质量比为1:1组成的混合物，所述细骨料由粒径为4-6mm石英砂和粒径为30目石英砂以质量比为1：3组成的混合物。
优选的，所述矿粉的比表面积为400-420m2/g，且所述矿粉中钙、硅和铝的总含量为35-45％。
优选的，所述微硅粉的比表面积为20-25m2/g，粒径为0.1-0.2μm。
优选的，所述减水剂为ART-JR型聚羧酸高性能减水剂，由江苏奥莱特新材料股份有限公司M1、M2以及M3系列母液混合而成。
优选的，所述M1、M2以及M3母液的质量比为1：1：2。
优选的，所述水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水按如下重量份组成：水泥500份，微硅粉20份，骨料100份，纤维15份，减水剂5份以及水180份。
一种超高韧性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粗骨料和粗钢纤维混合后搅拌1-2min；(2)加入细骨料、微硅粉、细钢纤维和水泥再搅拌1-2min；(3)加入减水剂和水后搅拌2-3min；(4)撒入改性聚丙烯粗纤维后搅拌2-3min。
实施例3，
一种超高韧性混凝土，包括如下重量份原料：水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水，所述纤维为改性聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物，所述改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维以质量比为3：(1-2)组成的混合物，所述改性聚丙烯粗纤维的直径为0.10-0.15mm，耐碱性为100％，所述改性聚丙烯细纤维的直径为0.01-0.05mm，耐碱性为100％，所述钢纤维由粗钢纤维和细钢纤维以质量比为1：1组成，粗钢纤维长度为15mm，直径为0.2mm，细钢纤维长度为8mm，直径为0.12mm，所述骨料由粗骨料和细骨料组成。
优选的，所述粗钢纤维和细钢纤维的表面均设有波纹，端部带钩。
优选的，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤：(a),制备二氧化硅纳米空心球，在氮气保护下将正硅酸乙酯、醋酸酐和原钛酸四乙酯混合后在130℃下机械搅拌下蒸馏直到无组分馏出时冷却真空干燥2h，再加入聚乙二醇，加热到130℃后蒸馏至无组分馏出时冷却真空干燥2h得到PEG-PEOS；将PEG-PEOS水溶液中加入氨水，高速搅拌反应24h，离心，清洗，烘干得到二氧化硅纳米空心球；(b)改性二氧化硅纳米空心球，将步骤(a)得到的二氧化硅纳米空心球分散于无水乙醇中后加入三甲基十八烷基硅烷，高速搅拌后反应24h，离心，清洗，烘干即得改性二氧化硅纳米空心球；(c)将步骤(b)中得到的改性二氧化硅纳米空心球与聚丙烯熔融共混牵伸纺丝制备改性聚丙烯纤维。
优选的，所述粗骨料为矿粉和粒径为90目石英砂以质量比为1:1组成的混合物，所述细骨料由粒径为4-6mm石英砂和粒径为30目石英砂以质量比为1：3组成的混合物。
优选的，所述矿粉的比表面积为400m2/g，且所述矿粉中钙、硅和铝的总含量为35-45％。
优选的，所述微硅粉的比表面积为20-25m2/g，粒径为0.1-0.2μm。
优选的，所述减水剂为ART-JR型聚羧酸高性能减水剂，由江苏奥莱特新材料股份有限公司M1、M2以及M3系列母液混合而成。
优选的，所述M1、M2以及M3母液的质量比为1：11。
优选的，所述水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水按如下重量份组成：水泥500份，微硅粉201份，骨料100份，纤维151份，减水剂51份以及水1801份。
一种超高韧性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粗骨料和粗钢纤维混合后搅拌2min；(2)加入细骨料、微硅粉、细钢纤维和水泥再搅拌2min；(3)加入减水剂和水后搅拌3min；(4)撒入改性聚丙烯粗纤维后搅拌3min。
实施例4
一种超高韧性混凝土，包括如下重量份原料：水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水，所述纤维为改性聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物，所述改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维以质量比为3：2组成的混合物，所述改性聚丙烯粗纤维的直径为0.10-0.15mm，耐碱性为100％，所述改性聚丙烯细纤维的直径为0.01-0.05mm，耐碱性为100％，所述钢纤维由粗钢纤维和细钢纤维以质量比为1：1组成，粗钢纤维长度为15mm，直径为0.2mm，细钢纤维长度为8mm，直径为0.12mm，所述骨料由粗骨料和细骨料组成。
优选的，所述粗钢纤维和细钢纤维的表面均设有波纹，端部带钩。
优选的，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤：(a),制备二氧化硅纳米空心球，在氮气保护下将正硅酸乙酯、醋酸酐和原钛酸四乙酯混合后在130℃下机械搅拌下蒸馏直到无组分馏出时冷却真空干燥2h，再加入聚乙二醇，加热到130℃后蒸馏至无组分馏出时冷却真空干燥2h得到PEG-PEOS；将PEG-PEOS水溶液中加入氨水，高速搅拌反应24h，离心，清洗，烘干得到二氧化硅纳米空心球；(b)改性二氧化硅纳米空心球，将步骤(a)得到的二氧化硅纳米空心球分散于无水乙醇中后加入三甲基十八烷基硅烷，高速搅拌后反应24h，离心，清洗，烘干即得改性二氧化硅纳米空心球；(c)将步骤(b)中得到的改性二氧化硅纳米空心球与聚丙烯熔融共混牵伸纺丝制备改性聚丙烯纤维。
优选的，所述粗骨料为矿粉和粒径为90目石英砂以质量比为2:1组成的混合物，所述细骨料由粒径为4-6mm石英砂和粒径为30目石英砂以质量比为1：3组成的混合物。
优选的，所述矿粉的比表面积为400-420m2/g，且所述矿粉中钙、硅和铝的总含量为35-45％。
优选的，所述微硅粉的比表面积为20-25m2/g，粒径为0.1-0.2μm。
优选的，所述减水剂为ART-JR型聚羧酸高性能减水剂，由江苏奥莱特新材料股份有限公司M1、M2以及M3系列母液混合而成。
优选的，所述M1、M2以及M3母液的质量比为1：1：3。
优选的，所述水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水按如下重量份组成：水泥500份，微硅粉25份，骨料100份，纤维25份，减水剂10份以及水200份。
一种超高韧性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粗骨料和粗钢纤维混合后搅拌2min；(2)加入细骨料、微硅粉、细钢纤维和水泥再搅拌2min；(3)加入减水剂和水后搅拌3min；(4)撒入改性聚丙烯粗纤维后搅拌3min。
实施例5
一种超高韧性混凝土，包括如下重量份原料：水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水，所述纤维为改性聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物，所述改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维以质量比为3：(1-2)组成的混合物，所述改性聚丙烯粗纤维的直径为0.10-0.15mm，耐碱性为100％，所述改性聚丙烯细纤维的直径为0.01-0.05mm，耐碱性为100％，所述钢纤维由粗钢纤维和细钢纤维以质量比为1：(0.2-1)组成，粗钢纤维长度为15mm，直径为0.2mm，细钢纤维长度为8mm，直径为0.12mm，所述骨料由粗骨料和细骨料组成。
优选的，所述粗钢纤维和细钢纤维的表面均设有波纹，端部带钩。
优选的，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤：(a),制备二氧化硅纳米空心球，在氮气保护下将正硅酸乙酯、醋酸酐和原钛酸四乙酯混合后在140℃下机械搅拌下蒸馏直到无组分馏出时冷却真空干燥2h，再加入聚乙二醇，加热到140℃后蒸馏至无组分馏出时冷却真空干燥2h得到PEG-PEOS；将PEG-PEOS水溶液中加入氨水，高速搅拌反应24h，离心，清洗，烘干得到二氧化硅纳米空心球；(b)改性二氧化硅纳米空心球，将步骤(a)得到的二氧化硅纳米空心球分散于无水乙醇中后加入三甲基十八烷基硅烷，高速搅拌后反应24h，离心，清洗，烘干即得改性二氧化硅纳米空心球；(c)将步骤(b)中得到的改性二氧化硅纳米空心球与聚丙烯熔融共混牵伸纺丝制备改性聚丙烯纤维。
优选的，所述粗骨料为矿粉和粒径为90目石英砂以质量比为3:1组成的混合物，所述细骨料由粒径为4-6mm石英砂和粒径为30目石英砂以质量比为1：3组成的混合物。
优选的，所述矿粉的比表面积为400-420m2/g，且所述矿粉中钙、硅和铝的总含量为35-45％。
优选的，所述微硅粉的比表面积为20-25m2/g，粒径为0.1-0.2μm。
优选的，所述减水剂为ART-JR型聚羧酸高性能减水剂，由江苏奥莱特新材料股份有限公司M1、M2以及M3系列母液混合而成。
优选的，所述M1、M2以及M3母液的质量比为1：1：3。
优选的，所述水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水按如下重量份组成：水泥500份，微硅粉203份，骨料100份，纤维153份，减水剂53份以及水200份。
一种超高韧性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粗骨料和粗钢纤维混合后搅拌2min；(2)加入细骨料、微硅粉、细钢纤维和水泥再搅拌2min；(3)加入减水剂和水后搅拌3min；(4)撒入改性聚丙烯粗纤维后搅拌3min。
对比例1
对比例1与实施例1的区别在于，所述纤维为普通聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物。
对比例2
对比例1与实施例1的区别在于，所述纤维为改性聚丙烯纤维。
测试结果见下表：其中和抗压强度：参照标准GB/T 17671—1999《水泥胶砂强度检验方法(ISO法)》进行。初裂强度试验和单向拉伸延性能：参照行业标准JGJ/T 221—2010《纤维混凝土应用技术规程》进行。
Figure BDA0002821332220000131
由上表可见，本发明制备的超高韧性混凝土具有高抗拉，高抗压性能。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (10)

1.一种超高韧性混凝土，其特征在于，包括如下重量份原料：水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水，所述纤维为改性聚丙烯纤维和钢纤维组成的混合物，所述改性聚丙烯纤维为二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯粗纤维和二氧化硅纳米空心球改性聚丙烯细纤维以质量比为3：(1-2)组成的混合物，所述改性聚丙烯粗纤维的直径为0.10-0.15mm，耐碱性为100％，所述改性聚丙烯细纤维的直径为0.01-0.05mm，耐碱性为100％，所述钢纤维由粗钢纤维和细钢纤维以质量比为1：(0.2-1)组成，粗钢纤维长度为15mm，直径为0.2mm，细钢纤维长度为8mm，直径为0.12mm，所述骨料由粗骨料和细骨料组成。
2.根据权利要求1所述的一种超高韧性混凝土，其特征在于，所述粗钢纤维和细钢纤维的表面均设有波纹，端部带钩。
3.根据权利要求2所述的一种超高韧性混凝土，其特征在于，所述改性聚丙烯纤维的制备方法包括如下步骤：(a),制备二氧化硅纳米空心球，在氮气保护下将正硅酸乙酯、醋酸酐和原钛酸四乙酯混合后在130-140℃下机械搅拌下蒸馏直到无组分馏出时冷却真空干燥2h，再加入聚乙二醇，加热到130-140℃后蒸馏至无组分馏出时冷却真空干燥2h得到PEG-PEOS；将PEG-PEOS水溶液中加入氨水，高速搅拌反应24h，离心，清洗，烘干得到二氧化硅纳米空心球；(b)改性二氧化硅纳米空心球，将步骤(a)得到的二氧化硅纳米空心球分散于无水乙醇中后加入三甲基十八烷基硅烷，高速搅拌后反应24h，离心，清洗，烘干即得改性二氧化硅纳米空心球；(c)将步骤(b)中得到的改性二氧化硅纳米空心球与聚丙烯熔融共混牵伸纺丝制备改性聚丙烯纤维。
4.根据权利要求3所述的一种超高韧性混凝土，其特征在于，所述粗骨料为矿粉和粒径为90目石英砂以质量比为(1-3):1组成的混合物，所述细骨料由粒径为4-6mm石英砂和粒径为30目石英砂以质量比为1：3组成的混合物。
5.根据权利要求4所述的一种超高韧性混凝土，其特征在于，所述矿粉的比表面积为400-420m2/g，且所述矿粉中钙、硅和铝的总含量为35-45％。
6.根据权利要求5所述的一种超高韧性混凝土，其特征在于，所述微硅粉的比表面积为20-25m2/g，粒径为0.1-0.2μm。
7.根据权利要求6所述的一种超高韧性混凝土，其特征在于，所述减水剂为ART-JR型聚羧酸高性能减水剂，由江苏奥莱特新材料股份有限公司M1、M2以及M3系列母液混合而成。
8.根据权利要求7所述的一种超高韧性混凝土，其特征在于，所述M1、M2以及M3母液的质量比为1：1：(1-3)。
9.根据权利要求8所述的一种超高韧性混凝土，其特征在于，所述水泥、微硅粉、骨料、纤维、减水剂以及水按如下重量份组成：水泥500份，微硅粉20-25份，骨料100份，纤维15-25份，减水剂5-10份以及水180-200份。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种超高韧性混凝土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将粗骨料和粗钢纤维混合后搅拌1-2min；(2)加入细骨料、微硅粉、细钢纤维和水泥再搅拌1-2min；(3)加入减水剂和水后搅拌2-3min；(4)撒入改性聚丙烯粗纤维后搅拌2-3min。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114274308A (zh) * 2021-12-30 2022-04-05 宿迁华美新材料有限公司 一种高强高韧的先张法预应力混凝土方桩的制备方法
CN115368106A (zh) * 2022-10-24 2022-11-22 保定中联水泥有限公司 一种高强度水泥混凝土及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001220201A (ja) * 2000-02-10 2001-08-14 Taiheiyo Cement Corp 繊維補強コンクリート
CN1625614A (zh) * 2002-05-06 2005-06-08 石美秀 含有空心球形微粒的合成纤维
CN102503292A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 黄贺明 一种混凝土及其制备方法
CN104058677A (zh) * 2013-03-20 2014-09-24 宏润建设集团股份有限公司 钢纤维复合混凝土构件及其制备工艺
CN105948649A (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 山东建筑大学 施工现场养护条件下200MPa级防爆裂活性粉末混凝土及其制备方法
CN108409235A (zh) * 2018-03-21 2018-08-17 陕西建研结构工程股份有限公司 一种超高性能纤维混凝土及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001220201A (ja) * 2000-02-10 2001-08-14 Taiheiyo Cement Corp 繊維補強コンクリート
CN1625614A (zh) * 2002-05-06 2005-06-08 石美秀 含有空心球形微粒的合成纤维
CN102503292A (zh) * 2011-10-21 2012-06-20 黄贺明 一种混凝土及其制备方法
CN104058677A (zh) * 2013-03-20 2014-09-24 宏润建设集团股份有限公司 钢纤维复合混凝土构件及其制备工艺
CN105948649A (zh) * 2016-05-06 2016-09-21 山东建筑大学 施工现场养护条件下200MPa级防爆裂活性粉末混凝土及其制备方法
CN108409235A (zh) * 2018-03-21 2018-08-17 陕西建研结构工程股份有限公司 一种超高性能纤维混凝土及其制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
李桂林: "《混凝土与钢筋混凝土施工手册》", 31 July 1988, 冶金工业出版社 *
梁超: "硅质纳米空心球和两亲型小分子对聚丙烯改性的研究", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊）工程科技Ⅰ辑》 *
混凝土外加剂及其应用技术论坛: "《聚羧酸系高性能减水剂及其应用技术新进展-2019》", 31 March 2019, 北京：北京理工大学出版社 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114274308A (zh) * 2021-12-30 2022-04-05 宿迁华美新材料有限公司 一种高强高韧的先张法预应力混凝土方桩的制备方法
CN115368106A (zh) * 2022-10-24 2022-11-22 保定中联水泥有限公司 一种高强度水泥混凝土及其制备方法

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